机械工程材料

第1章材料的分类与钢铁生产

1.1材料的分类

1.1.1元素、物质、材料

1.1.2材料的发展史

1.1.3材料的分类

1.2钢铁材料生产简介

1.2.1炼铁

1.2.2炼钢

1.2.3钢材生产

思考题

第2章材料的组织结构与性能

2.1材料的成分、组织结构与性能

2.1.1材料的成分、组织结构与性能的关系

2.1.2金属材料的性能

2.2静态力学性能

2.2.1金属材料的拉伸试验

2.2.2金属材料的硬度试验

2.3动态力学性能

2.3.1冲击韧度

2.3.2疲劳极限

2.3.3材料的耐磨性能

2.4断裂韧度

2.5高、低温性能

2.5.1高温性能

2.5.2低温性能

2.6纯金属的性能特点

思考题

第3章材料的微观结构与固溶强化

3.1纯金属的结构

3.1.1晶体、晶格、晶胞

3.1.23种典型的金属晶体结构

3.1.3立方晶系的晶面和晶向表示方法

3.2纯金属的实际晶体结构

3.2.1单晶体与多晶体的基本概念

3.2.2晶体缺陷

3.3金属材料的强化思路与强化方法

3.3.1强化思路

3.3.2强化方法

3.4合金的晶体结构

3.4.1合金、组元、相

3.4.2合金的相结构

思考题

第4章金属的凝固与细晶强化

4.1物质的状态、凝固与结晶

4.2纯金属结晶的宏观现象及热力学分析

4.2.1纯金属结晶的宏观现象

4.2.2热力学分析

4.3纯金属结晶的微观过程

4.3.1形核

4.3.2长大

4.4晶粒大小及细晶强化

4.4.1晶粒大小对性能的影响

4.4.2晶粒度及其影响因素

4.4.3控制晶粒度的措施

4.5铸锭组织与缺陷

4.5.1铸锭的宏观组织

4.5.2铸锭结构的特性

4.5.3铸锭的缺陷

4.6金属的同素异晶转变

4.7合金的结晶

4.7.1相图、相变、相与组织

4.7.2二元合金相图的建立

4.7.3二元合金相图的基本类型

思考题

第5章铁碳合金与第二相强化

5.1铁碳合金的基本相

5.2铁碳合金相图

5.2.1铁碳合金相图分析

5.2.2典型合金的结晶过程及其组织

5.2.3含碳量对铁碳合金组织和性能的影响

5.2.4铁碳相图的应用和局限性

思考题

第6章金属的塑性变形与形变强化

6.1金属的塑性变形

6.1.1单晶体金属的塑性变形

6.1.2多晶体金属的塑性变形

6.2冷塑性变形对组织和性能的影响

6.2.1加工硬化

6.2.2显微组织的变化

6.2.3织构现象的产生

6.2.4残余内应力

6.3回复与再结晶

6.3.1变形金属在加热时的组织和性能的变化

6.3.2金属的再结晶温度

6.3.3再结晶退火后的晶粒度

6.4金属的热加工

6.4.1热加工与冷加工的区别

6.4.2热加工对金属组织和性能的影响

思考题

第7章钢的热处理与相变强化

7.1概述

7.2钢在加热时的组织转变

7.2.1奥氏体的形成

7.2.2影响珠光体向奥氏体转变的因素

7.2.3奥氏体晶粒的长大及其影响因素

7.3钢在冷却时的组织转变

7.3.1过冷奥氏体等温转变图

7.3.2过冷奥氏体连续转变图

7.4钢的退火和正火

7.4.1退火和正火的目的

7.4.2退火和正火操作及其应用

7.4.3退火和正火的选择

7.5钢的淬火

7.5.1淬火的目的

7.5.2淬火温度的选择

7.5.3淬火冷却介质

7.5.4常用的淬火方法

7.5.5钢的淬透性

7.6钢的回火

7.7钢的表面淬火

7.7.1感应加热表面淬火

7.7.2火焰加热表面淬火

7.8钢的化学热处理

7.8.1渗碳

7.8.2氮化

7.9热处理新技术新工艺

思考题

第8章工业用钢及其应用

8.1概述

8.2钢的分类和编号

8.2.1钢的分类

8.2.2钢的编号

8.3钢中杂质与合金元素的作用

8.3.1常存杂质元素对钢性能的影响

8.3.2钢中合金元素的作用

8.4结构钢

8.4.1碳素结构钢

8.4.2优质碳素结构钢

8.4.3低合金高强度结构钢

8.4.4渗碳钢

8.4.5调质钢

8.4.6弹簧钢

8.4.7滚动轴承钢

8.4.8耐磨钢

8.4.9铸钢

8.5工模具钢

8.5.1刃具钢

8.5.2模具钢

8.5.3量具钢

8.6特殊性能钢

8.6.1不锈钢

8.6.2耐热钢

思考题

第9章铸铁及其应用

9.1铸铁的石墨化过程

9.1.1铁碳合金双重相图

9.1.2铸铁的石墨化过程

9.1.3影响石墨化的因素

9.2灰口铸铁的特点及分类

9.3常用铸铁

9.3.1灰铸铁

9.3.2可锻铸铁

9.3.3球墨铸铁

9.3.4蠕墨铸铁

9.4特殊性能铸铁

9.4.1耐磨铸铁

9.4.2耐热铸铁

9.4.3耐蚀铸铁

9.5铸铁的热处理

9.5.1去应力退火热处理

9.5.2石墨化退火热处理

9.5.3改变基体组织的热处理

思考题

第10章有色金属及其应用

10.1固溶与时效强化

10.1.1固溶处理与时效

10.1.2时效过程

10.1.3时效处理的影响因素

10.1.4时效强化的应用

10.2铝及铝合金

10.2.1纯铝

10.2.2铝合金

10.3铜及铜合金

10.3.1纯铜

10.3.2铜合金

10.4镁及镁合金

10.4.1纯镁

10.4.2镁合金

10.4.3镁合金的热处理

10.4.4镁合金的特点与应用

10.5钛及钛合金

10.5.1纯钛

10.5.2钛合金

10.6轴承合金

思考题

第11章非金属材料及其应用

11.1高分子材料

11.1.1高分子材料的定义

11.1.2高分子聚合物的组成

11.1.3高分子聚合物的合成

11.1.4高分子材料的命名及分类

11.1.5工程塑料

11.1.6合成橡胶与合成纤维

11.1.7合成胶粘剂和涂料

11.2陶瓷材料

11.2.1陶瓷材料的分类

11.2.2陶瓷的制造工艺

11.2.3陶瓷的结构

11.2.4常用工业陶瓷

11.2.5金属陶瓷

11.3复合材料

11.3.1复合材料的定义

11.3.2复合材料的分类

11.3.3复合材料的性能特点

11.3.4常用复合材料简介

思考题

第12章机械工程材料的选用

12.1机械零件的失效分析

12.1.1失效的形式

12.1.2失效的原因

12.1.3失效分析的方法

12.2选材的基本原则与方法

12.2.1使用性能原则

12.2.2工艺性能原则

12.2.3经济性原则

12.2.4选材的基本方法

12.3选材实例

12.3.1单级齿轮减速器

12.3.2汽车发动机曲柄连杆机构

思考题

第13章综合训练与实验

13.1综合训练

13.1.1铁碳合金综合训练

13.1.2钢的热处理综合训练

13.2实验

实验Ⅰ铁碳合金平衡组织观察

实验Ⅱ碳钢的热处理及硬度测定

实验Ⅲ钢的热处理后的显微组织观察

实验Ⅳ铸铁及有色金属的显微组织观察

实验Ⅴ钢的热处理综合实验

实验Ⅵ钢的热处理创新实验

参考文献

本书以材料的强化为主线，系统介绍了机械工程中常用的金属材料和非金属材料的基础知识。全书共分13章，其中第1章介绍了材料的分类与钢铁生产；第2章介绍了材料的组织结构与性能；第3~7章结合金属材料的基础知识分别介绍了固溶强化、细晶强化、第二相强化、形变强化、相变强化5种材料强化机制；第8~11章分别介绍机械工程中常用的钢材、铸铁、有色金属、非金属材料等基础知识及其应用；第12章为机械工程材料的选用；第13章针对课程的难点和重点设计了铁碳合金相图和钢的热处理2个综合训练，并安排了6个实验，供读者选做。本书可作为高等工科院校机电工程类各专业本科生的教材，也可供相关技术人员参考。

本教材由浅入深，便于自学；以强化为主线沟通各章节的内容，融会贯通；实例多、实践性强，便于应用；表格多、数据准、标准新，可做为资料、手册；增加新材料、新技术、新工艺的内容，反映材料发展趋势。